CN105793503B - 可展开的柔性洪水缓解装置 - Google Patents

Abstract

一种用于创造由纺织品和膜材料制造的可展开的柔性洪水缓解装置的方法。所述柔性洪水缓解装置包括被配置用于可在打开位置和闭合位置之间移动的纺织品/膜板件，其中在所述闭合位置，所述板件形成了针对洪水的屏障；以及手动地或电力地操作的卷轴，其用于将所述板件从闭合位置移动至打开位置。还可以去掉所述卷轴并且可以手动地折叠所述板件以便储存。所述柔性洪水缓解装置可以被配置用于许多应用中，所述应用包括地铁隧道、公路隧道、楼梯井、通风井以及其他可能受到洪水威胁的开口。其可以用在(垂直的、水平的或与重力成角度的)任何朝向上并且可以阻止从任一侧接近的流体。

Description

可展开的柔性洪水缓解装置

技术领域

本发明涉及在多种开口的尺寸、形状和朝向方面是可改变的柔性洪水缓解装置系统。本发明可以用于密封开口的一部分或全部以防止洪水或其他流体的威胁。

背景技术

自然影响和人造影响可能促成洪水事件。这些事件对位于水体处或附近的建筑物和基础设施可能特别有挑战性。这些低于正常吃水线的区域中的运输系统或建筑物特别易受伤害。伴随有高潮涌或暴洪、海平面上升和地震活动的猛烈风暴是一些由自然造成的挑战。事故、恐怖主义和机械故障是可能引起洪水或放大来源于自然事件引起的洪水的人造威胁。

全世界许多在吃水线之下运作的地铁和公路隧道经历过洪水。在2012年飓风桑迪(Sandy)对纽约市造成特别毁灭性的破坏，这是因为地铁系统的重要部分被洪水淹没并且经济损失是空前的。入水点包括地铁口、楼梯井入口点、通风井、紧急出口和电梯井。公路隧道也被淹没，还有许多建筑物。虽然这是历史上最坏的洪水事件之一，但是它只是全世界主要城市的地铁系统的一系列事件之一。

存在可商购的许多类型的洪水缓解系统。这包括柔性洪水缓解装置、闸板和防洪门。设计这些用以抵抗显著的流体静压力(高达数十英尺的水)并且用刚性组件和机构做以展开它们。这些系统在安装过程中常常需要对基础设施进行重大修改，需要相当大量的储存空间、频繁的维护并且由于对该系统的影响因此安装代价高。正因为如此，常常发现他们在运输和其他应用中是不可接受的。

基于纺织品和膜的柔性洪水缓解装置与刚性装置相比提供了显著益处。最值得注意的是将材料包装成小体积来储存的能力。这不仅允许柔性洪水缓解装置储存在小容积中以容易地装进现存空间，而且它使对要安装它的基础设施所需的修改最小化。将膜门本身塑形以使得该门中的应力(取决于压力乘以曲率半径)最小化。该门附接至带有“叉杆(deadman)”的轨道，其引导展开并且还在门“拉紧”时将门密封。该叉杆是比导轨中的槽大并由此当门被水压而拉紧时防止抽出的组装件。膜门的基部具有引导展开和支撑将门的该边缘密封的弹性体密封部的板。膜门可以通过滚卷或折叠来包装，并且可以手动展开或从带有马达的卷轴自动地展开。该设计具有非常少的移动部件而且几乎不需要定期维护，并且在许多严酷环境中不易被破坏。

发明内容

所述柔性洪水缓解装置是可展开的门或壁利用纺织品和膜材料的独特优点来提升洪水缓解装置的现有技术水平。

所述柔性洪水缓解装置包括纺织品和膜门、用于所述门的展开和附接的侧轨、用于引导展开和密封的基部板、用于促进堆装和展开的卷轴或其他引导件、以及容器。该系统还可以包括电动马达和机构，或手动操作装置，以促进或协助展开和缩回。

将纺织品门滚卷或折叠进容器中并且堆装直到确定有潜在的洪水事件为止。这时，打开容器并且将门展开以使得其安装入口阻塞并且能够在显著的流体静压力下(从零到数十英尺的压头)防止水通过。纺织品门的叉杆附接至导轨内部的轨道，当门被压力拉紧时经由叉杆的压缩来提供密封。叉杆也是纺织品和膜的组装件并且被构造成使得门的拉紧将其拉进滑轨，从而促使其顺从其形状并且向导轨呈现宽的密封区域。叉杆比导轨中的开口大，且因此无法被拔出。

所述门可以垂直地或水平地定位。容器可以位于垂直门的任一侧上(在一侧之上方、之下方或一侧上)，伴随以导轨垂直于容器延伸。当水平放置时，容器可以放置在任何方便的地方。在地铁楼梯井的情况下，它可以位于顶部梯级内部或远离顶部梯级的开口的对端处。

纺织品和膜门的另一特征是其为柔性的并且导轨可以是成角度的、弯曲的或者被形成用于适合围绕物体。这可以进一步地减小在安装过程中的基础设施修改，或者增强该系统的功能性。例如，如果门和叉杆组装件的形状是梯形的，并且导轨和支撑框架是相似的梯形形状，那么这两者会在展开行程的最终部分处提供过盈配合，从而密封并且拉紧叉杆组装件。可展开的夹紧装置也可以用于作为密封的主要手段来压缩和密封叉杆组装件，或者如果需要的话用于在拉紧的密封方案中的冗余。

有可能的是所述门可以从任一侧加负荷，因此与标准防洪闸相比增加了功能性。这是由于叉杆与导轨非常配合的原因。此外，还可以构造纺织品和膜的防洪闸门以使得传回支撑结构的负荷是纵向的、垂直的或这两者的组合。这在决定用于防洪闸的安装所需要的基础设施修改水平的结构强化设计中可能是有利的。

本发明的第二方面是相似的但是结构较少的版本的用途，该相似的但是结构较少的版本用于对来自火、化学或生物剂或者其他暂态介质的烟雾的遏制。虽然系统的功能性是相同的，但是因为在系统上的力较低，其中横跨边界具有较小的Δ(德尔塔)压力，因此可以使用较薄的材料。

本发明的另一表述是可以距其使用点远程地储存的可分离式纺织品和膜门组装件。当需要时可以将其运输至其使用位置并且安装进预安装的支撑框架中。该框架将能够通过夹紧或滑动间歇叉杆进入分段的槽中而接受叉杆组装件。对于奇形怪状的隧道/竖井，诸如对基础设施的挖掘是不可能的或者侵入内部空间是不允许的圆形水下地铁隧道，这一方案可能是感兴趣的。

附图说明

图1图示了应用于水平方向的、所述门展开的组装件。

图2图示了应用于水平方向的、所述门堆装的组装件。

图3图示了织物门至框架的附接，以及密封特征部。

图4图示了叉杆。

图5A-5D图示了在织物门的构造中的各种实施方式。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的、所述门处于展开位置的柔性洪水缓解装置100的立体图。图2示出了处于其堆装状况下的柔性洪水缓解装置100。图3至图5A-5D分别图示了柔性洪水缓解装置100的关键特征部的详细视图。柔性洪水缓解装置也称为伸缩闸(Flex-Gate)。

如图1和图2中所示，柔性洪水缓解装置100包括纺织品和膜门101、导轨102、端板103、卷轴104和容器105。

门101可通过导轨102移动，并且可从堆装位置移动到展开位置，反之亦然。当如图1中所示柔性洪水缓解装置100启动时，门101被定位成使得它可以抑制水或其他流体从零至数十英尺的流体静压头的流体静压力。当柔性洪水缓解装置如图2中所示堆装时，原定的交通(人、空气、汽车、火车等)可以穿过开口。柔性洪水缓解装置100的尺寸和形状可以限定成适合任何开口。膜门还可以被配置用于通过具有符合隧道中的特征部的弯曲导轨102而符合该特征部，诸如壁上的管道。将膜门101制造成凹形的以使得门101和导轨102中的应力最小化。

膜门101在其周边的两侧上具有接合导轨102的叉杆106特征部以促进展开和密封。端板103在其任意暴露面上具有密封特征部107以在柔性洪水缓解装置闭合并且流体冲撞它时提供针对配合面的密封。导轨102在端板103停住以接合并密封所述膜门101上的叉杆106的末端附近包含特征部108。特征部108在该区域中向叉杆106施加拉力以将叉杆106密封在导轨102中，由于端板是刚性的所以当膜门101与水接合时所述导轨不能被拉紧。然后端板103与锁紧机构109锁定到位。该锁紧机构108可以采取多种形式并且可以位于组装件上的各个区域中。

膜门101与端板103相对的末端可以以许多方式终止。这里所示的方法是包括如在膜门101的侧边上的叉杆106。然而，夹紧、在卷轴104或容器105中的固定终止或者类似于端板103末端的终止也是可能的。在容器105放置在水位之上的情况下，在该区域中的密封是不必要的。

膜门101可以以包括滚卷或折叠在内的许多方式进行堆装。如果选择滚卷，那么可以使用卷轴104来控制材料的包装并且协助展开/缩回。如果需要更紧凑的组装件，那么可以无需卷轴104的帮助而经由折叠进行储存。卷轴104可以机动化或者装备有手动曲柄来展开和缩回。

图3示出了在展开过程中当膜门101未拉紧时以及当它拉紧时叉杆106与导轨102的配合。叉杆106在展开过程中是未拉紧的以消除摩擦并且减小展开力。叉杆106或导轨102可以具有涂层或抛光以在展开过程中减小摩擦。叉杆106符合导轨102的形状并且与线缆或杆构造相比提供加大的密封区域，这是因为其是用顺应材料制造的，诸如包含绳索和网状物的纺织品组装件。当以这种方式使用时叉杆106不需要任何润滑剂。密封部107邻近叉杆106定位。

如图4中所示，叉杆106包括内核110、膜门带状物114、膜门膜115和叉杆保护覆层。内核110提供强度和几何特征部，该几何特征部不能被压缩穿过导轨102中的槽。膜门带状物114是膜门101的带状物结构的延伸。所述带状物缠绕在内核110周围并且缝起来以构成环。这样的联结提供了负荷从膜门101到导轨102的路径。膜门膜115是膜门101的不渗透层的延伸。膜门膜缠绕在内核110周围以使密封部从膜门101延伸进导轨102。可以添加可选的保护覆层116(图5A)以向组装件增加弹性或者通过其顺应性的性质而增强密封。

图5A-5D示出了在根据本发明的各种实施方式中膜门的各部分。带状物114(图5A、5C、5D)是膜门101的结构组件。其通过将带状物编织在一起来生成一宏观组构而制造。其他扁平材料段可以替代带状物。由于组装件将不会散开，因此带状物的交织为该组装件提供了结构弹性，即使在一个带状物完全断开的情况下也是如此。在这种情况下带状物之间的摩擦防止了带状物移动。带状物114可以保持为未连接的，或者它们可以经由缝合、密封、黏合或一些类似行动以规则间距连结。带状物114可以涂覆或浸渍有塑料涂层或弹性体涂层，或者它可以是无涂层的。将带状物114进行连结防止了带状物中的间隙可让膜115受到来自残骸的潜在损害或由于在组装件拉紧时而造成的不均匀负荷。带状物114可以以这样的方式组装以便在膜门101中轴向地或纵向地或者这两者组合地传递负荷。这可以通过在你希望防止负荷传递的方向上加长所述带状物而完成。

膜115定位在邻近于带状物114组装件并且尺寸过大以确保在带状物114组装件中的负荷转移。膜115防止水传递穿过膜门101。膜可以任意由若干材料构成，包括聚合物涂覆的织物、弹性体片、塑料膜等。

可以向带状物114层和膜115层之间的组装件添加保护层116(图5A)以提供附加的结构冗余和弹性。如果存在来自漂浮残骸或其他威胁的任何潜在影响，则这是可取的。还可以以对膜115自身进行保护的方式在水侧上施加保护层。

Claims (23)

1.一种可展开的防洪闸，包括：

柔性门，其包括至少一个构件，所述至少一个构件选自纺织品、膜及二者的组合；

刚性周边结构，其包括引导所述门的展开的导轨；

所述周边结构还包括支撑所述柔性门上的负荷并针对流体静压力密封所述柔性门的轨道；所述轨道包括一开口以允许所述柔性门构件延伸穿过所述开口；

所述门还包括在所述轨道内部提供的并且尺寸大于所述开口的整体边缘密封部分，以使得所述整体边缘密封部分无法通过所述开口被拔出所述轨道，该整体边缘密封部分是可变形的并且在与所述轨道直接接触中与由所述柔性门构件自身所呈现的密封区域相比呈现出更宽的密封区域；以及，

用于所述柔性门的储存容器，其具有展开和缩回机构；

其中所述柔性门的至少一些周边包括以柔性叉杆形式的所述整体边缘密封部分，该叉杆一体地连接至所述柔性门的结构支撑和压力保持层，并且该叉杆是可变形的而且在与所述轨道直接接触中与由所述柔性门构件自身所呈现的密封区域相比呈现出更宽的密封区域。

2.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述柔性门包括用以提供结构支撑和压力保持的多个材料层。

3.如权利要求2所述的可展开的防洪闸，其中所述柔性门具有凹形的形状以减小所述结构中的应力。

4.如权利要求2所述的可展开的防洪闸，其中所述柔性门进一步包括用于结构支撑的至少一个组件，该组件选自织物、带状物、套带、皮带、条带及其组合。

5.如权利要求4所述的可展开的防洪闸，其中对所述选自织物、带状物、套带、皮带、条带及其组合的至少一个组件进行编织，以使得在它们中的一部分损伤的情况下它们经由摩擦提供损伤容限。

6.如权利要求4所述的可展开的防洪闸，其中所述选自织物、带状物、套带、皮带、条带及其组合的至少一个组件通过缝合、焊接、黏合或其组合连接到所述材料。

7.如权利要求4所述的可展开的防洪闸，其中在所述柔性门中包括一个或多个附加织物层以提供弹性或冗余。

8.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述叉杆包括柔性绳索、缆线或柔性材料的组装件。

9.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述叉杆整体覆盖在不渗透材料中，其在压力下发生形变并对所述导轨密封。

10.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述叉杆包括符合所述轨道的形状并且密封所述柔性门的柔性顺应材料。

11.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中包括引导展开的所述周边结构的所述轨道被塑形用于俘获所述叉杆，以使得当拉紧时其无法被拔出。

12.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中引导展开的所述周边结构由刚性材料制造并包括用于辅助密封的整体顺应表面。

13.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述叉杆提供针对流体静压力的密封。

14.如权利要求3所述的可展开的防洪闸，其中所述门的凹形的形状通过压力的原因使所述叉杆在所述导轨内部拉紧和变形。

15.如权利要求2所述的可展开的防洪闸，其中所述叉杆能够被压缩和密封到所述导轨的内部。

16.如权利要求2所述的可展开的防洪闸，其中所述柔性门的柔性性质促进了门的滚卷或折叠以便储存。

17.如权利要求2所述的可展开的防洪闸，其中所述门在其末端处具有刚性板以促进末端密封并且是能承载负荷的。

18.如权利要求2所述的可展开的防洪闸，其中所述门能够被制造成使得至所述周边框架的负荷转移能够平行于所述导轨、垂直于所述导轨或这两者的组合。

19.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述防洪闸能够承受来自任一侧的流体的挑战。

20.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述防洪闸能够定位在任何朝向上。

21.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述防洪闸的展开能够手动操作。

22.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述防洪闸能够用于阻止包括液体或气体在内的任何流体。

23.如权利要求1所述的可展开的防洪闸，其中所述柔性门能够通过将所述门附接于所述导轨而展开。